CN106023320A - 一种嵌入式操作系统三维图形制作软件 - Google Patents

Abstract

本发明属于嵌入式操作系统三维图形制作软件领域，具体涉及一种用于车载导航系统、手机、嵌入式浏览器、数控机床等领域的嵌入式操作系统三维图形制作软件。一种嵌入式操作系统三维图形制作软件，由PicoGL函数库，GUI Qt/Embedded，鼠标键盘，Linux开发环境四部分组成；其中PicoGL程序库完成对三维图形的构建，对三维环境的渲染；Qt/Embedded作为PicoGL的GUI，使PicoGL三维模型通过共享内存的通信方式与Qt/Embedded的图像信息交互、命令信息交，在嵌入式开发平台上Linux开发环境内完成整个三维图形制作软件的开发。本发明能够在嵌入式开发平台上完成三维图形的绘制、三维环境的渲染、三维动画的显示以及人机互动的功能。

Description

一种嵌入式操作系统三维图形制作软件

技术领域

本发明属于嵌入式操作系统三维图形制作软件领域，具体涉及一种用于车载导航系统、手机、嵌入式浏览器、数控机床等领域的嵌入式操作系统三维图形制作软件。

背景技术

嵌入式系统的应用日益广泛，越来越普及，可以说无处不在。任何一个人可能都有从小到大的嵌入式电子产品，小到MP3、MP4、PDA、手机，大到平板电脑、家电设备以及军工产品。而在工业控制领域中，搭载嵌入式设备和技术的数控机床、工业机械臂、工业机器人以及其他的智能控制系统正逐渐影响和改变传统的工业加工方式。这其中，以ARM微处理器、Linux操作系统为主的嵌入式控制设备在整个嵌入式行业中占据了很高的比例，而且以很高的速度快速增长。ARM微处理器到2001年就几乎已经垄断了全球RISC芯片市场，成为业界实际的RISC芯片标准。

目前，基于嵌入式系统的图形图像应用已成为嵌入式开发领域中一个非常重要的部分，例如手持设备下的图形界面、手机游戏、电子地图等等。尤其是3D程序的开发，因为受限于嵌入式设备相对有限的硬件和软件资源，更是给开发人员带来了巨大的困难和挑战。为此，如何在当前普遍流行的嵌入式系统上建立3D程序开发平台并以该平台为基础进行3D程序的开发，最终向上层的3D应用程序开发人员提供一套完整的三维图形接口是此嵌入式操作系统三维图形制作软件解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包括三维图形创建部分，三维环境渲染部分，三维动画显示部分以及人机互动部分，在ARM11嵌入式开发平台Linux操作系统下完成的一种嵌入式操作系统三维图形制作软件。

本发明的目的是这样实现的：

一种嵌入式操作系统三维图形制作软件，由PicoGL函数库，GUI Qt/Embedded，鼠标键盘，Linux开发环境四部分组成；其中PicoGL程序库完成对三维图形的构建，对三维环境的渲染；Qt/Embedded作为PicoGL的GUI，使PicoGL三维模型通过共享内存的通信方式与Qt/Embedded的图像信息交互、命令信息交，在嵌入式开发平台上Linux开发环境内完成整个三维图形制作软件的开发。

用PicoGL函数库完成对三维图形基本图元的创建，并将这些基本图元通过函数库中的坐标转换函数实现复杂三维图形的设计工作，完成图形绘制工作后，将图形帧缓存通过共享内存的通信方式映射至Linux环境下的内存块，完成图像帧缓存的映射；采用共享内存的方式，读取Qt/Embedded的指令，完成对PicoGL创建好的三维图形的操作。

将Qt/Embedded作为PicoGL函数库的GUI显示，通过嵌入式GUI将OpenGL ES的图形显示出来。

本发明的有益效果在于：

本发明能够在嵌入式开发平台上完成三维图形的绘制、三维环境的渲染、三维动画的显示以及人机互动的功能。

附图说明

图1是本发明装置整体结构组成框图。

具体实施方式

下面将结合附图举例对本发明做更详细的描述：

本发明提供了一套基于嵌入式操作系统的三维图形制作软件。系统采用ARM11(S3C6410)作为嵌入式开发平台，搭载Linux操作系统，并在Qt/Embedded中结合PicoGL(OpenGL ES)程序库完成嵌入式开发平台下Qt/Embedded框架内的三维图形制作软件的开发。该嵌入式操作系统三维图形制作软件包括四部分：PicoGL函数库部分，Qt/Embedded GUI部分，鼠标、键盘交互部分，Linux操作系统部分。PicoGL函数库用来提供基本三维图元的绘制和三维场景的渲染，Qt/Embedded用来作为PicoGL输出的GUI，用来显示三维图像和渲染后的三维场景，鼠标、键盘用来和三维图形进行人机互动。本发明能够在嵌入式开发平台上完成三维图形的绘制、三维环境的渲染、三维动画的显示以及人机互动的功能。

本发明可以通过鼠标、键盘调用嵌入式开发平台的底层驱动，然后应用程序根据驱动传来的信息进行设定三维图形的运动学参数，三维图形的漫游环境，控制三维图形的运动过程，从而实现与三维仿真场景的人机互动功能。

嵌入式三维图形创建部分，采用PicoGL集成库设计基本图元，然后将基本图元通过坐标转换函数组合成复杂的三维图形，并在自由部分添加自由度，从而完成整个三维构型的创建，并通过内存共享通信技术将三维构型映射到指定的内存块空间。

嵌入式三维环境渲染部分，采用PicoGL的环境渲染功能完成对光照的处理，使得仿真环境更加真实，从而完成嵌入式三维环境的渲染工作，并将渲染后的信息通过内存共享通信技术将环境映射到指定的内存块空间。

嵌入式三维动画显示部分，将指定内存块空间渲染之后的三维构型通过读取共享内存的信息，将信息读取到Qt/Embedded的中央窗口，并设定好显示模式，将渲染之后的三维构型在中央窗口显示出来，并在设定定时器的刷新频率，进而刷新中央窗口，实现三维动画显示。

人机互动部分，通过Qt/Embedded的鼠标、键盘处理函数捕捉鼠标、键盘的具体操作，并通过共享内存的通信方式完成对整个视景的操作和对三维构型的操作。

如图1所示，本发明包括PicoGL三维图像处理模块，Qt/Embedded三维图像显示模块，鼠标、键盘人机互动模块。

PicoGL三维图像处理模块，PicoGL采用了操作tty设备的方法让终端独占framebuffer设备，然后再输出图形，从而达到稳定输出的目的。由于PicoGL并不具备良好的交互性，因此，在此基础上进行改进。通过在PicoGL中tk.c文件下开辟一块800*480*2的共享内存，用来映射当前的图像缓存，并在Glx.c文件下的函数intfbdev_glXMakeCurrent(FBDevGLXContext*ctx)中将共享内存指向ctx->screen，并关闭tty设备，避免独占framebuffer。这就完成了三维图像到共享内存的映射。

Qt/Embedded三维图像显示模块，在Qt/Embedded中，打开在PicoGL中开辟的共享内存，并在Qt/Embedded的中央窗口上声明:Format_RGB16格式的QImage，将指针p_buf指向800*480大小的共享内存空间缓冲区，然后在p_label上将共享内存上的图像以固定的格式在当前窗口显示出来。

鼠标、键盘人机互动模块，为了实现与三维图形的交互，同样开辟一块内存来进行鼠标、键盘的通信。

Claims (3)

1.一种嵌入式操作系统三维图形制作软件，由PicoGL函数库，GUI Qt/Embedded，鼠标键盘，Linux开发环境四部分组成，其特征在于：其中PicoGL程序库完成对三维图形的构建，对三维环境的渲染；Qt/Embedded作为PicoGL的GUI，使PicoGL三维模型通过共享内存的通信方式与Qt/Embedded的图像信息交互、命令信息交，在嵌入式开发平台上Linux开发环境内完成整个三维图形制作软件的开发。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统三维图形制作软件，其特征在于：用PicoGL函数库完成对三维图形基本图元的创建，并将这些基本图元通过函数库中的坐标转换函数实现复杂三维图形的设计工作，完成图形绘制工作后，将图形帧缓存通过共享内存的通信方式映射至Linux环境下的内存块，完成图像帧缓存的映射；采用共享内存的方式，读取Qt/Embedded的指令，完成对PicoGL创建好的三维图形的操作。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式操作系统三维图形制作软件，其特征在于：将Qt/Embedded作为PicoGL函数库的GUI显示，通过嵌入式GUI将OpenGL ES的图形显示出来。